ZooKeeper系统模型

ZooKeeper数据模型Znode

在ZooKeeper中，数据信息被保存在一个个数据节点上，这些节点被称为znode。ZNode是
Zookeeper中最小数据单位，在ZNode下面又可以再挂ZNode,这样一层层下去就形成了一个层次化
命名空间ZNode树，我们称为ZNodeTree,它采用了类似文件系统的层级树状结构进行管理

在Zookeeper中，每一个数据节点都是一个ZNode,根目录下有两个节点，分别是：app1和
app2,其中app1下面又有三个子节点所有ZNode按层次化进行组织，形成这么一颗树，ZNode的节
点路径标识方式和Unix文件系统路径非常相似，都是由一系列使用斜杠（/)进行分割的路径表示，开
发人员可以向这个节点写入数据，也可以在这个节点下面创建子节点。

ZNode的类型

刚刚已经了解到，Zookeeper的znode tree是由一系列数据节点组成的，那接下来，我们就对数据节点
做详细讲解
Zookeeper节点类型可以分为三大类：

• 持久性节点（Persistent)
• 临时性节点（Ephemeral)
• 顺序性节点（Sequential)

在开发中在创建节点的时候通过组合可以生成以下四种节点类型：持久节点、持久顺序节点、临时节点、临时顺序节点。
不同类型的节点则会有不同的生命周期
持久节点：是Zookeeper中最常见的一种节点类型，所谓持久节点，就是指节点被创建后会一直存在服务器，直到删除操作主动清除

持久顺序节点：就是有顺序的持久节点，节点特性和持久节点是一样的，只是额外特性表现在顺序上。
顺序特性实质是在创建节点的时候，会在节点名后面加上一个数字后缀，来表示其顺序。

临时节点：就是会被自动清理掉的节点，它的生命周期和客户端会话绑在一起，客户端会话结束，节点会被删除掉。
与持久性节点不同的是，临时节点不能创建子节点。

临时顺序节点：就是有顺序的临时节点，和持久顺序节点相同，在其创建的时候会在名字后面加上数字后缀。

事务ID

首先，先了解，事务是对物理和抽象的应用状态上的操作集合。往往在现在的概念中，狭义上的事务通
常指的是数据库事务，一般包含了一系列对数据库有序的读写操作，这些数据库事务具有所谓的ACID特
性，即原子性（Atomic)、一致性（Consistency)、隔离性（lsolation)和持久性（Durability)

而在ZooKeeper中，事务是指能够改变ZooKeeper服务器状态的操作，我们也称之为事务操作或更新操
作，一般包括数据节点创建与删除、数据节点内容更新等操作。对于每一个事务请求，ZooKeeper都会
为其分配一个全局唯一的事务ID,用ZXID来表示，通常是一个64位的数字。每一个ZXID对应一次更
新操作，从这些ZXID中可以间接地识别出ZooKeeper处理这些更新操作请求的全局顺序

ZNode的状态信息

[zk: localhost:2181(CONNECTED)3] ls /zookeeper
[quota]
cZxid=0x0
ctime=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
mZxid=0x0
mtime=Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
pZxid=0x0
cversion=-1
dataVersion=0
aclVersion=0
ephemeralowner=0x0
dataLength=0
numChildren=1

整个ZNode节点内容包括两部分：节点数据内容和节点状态信息。quota是数据内容，其他的属于状态信息。
那么这些状态信息都有什么含义呢？

czxid 就是CreateZXID,表示节点被创建时的事务ID。
mzxid 就是ModifiedZXID,表示节点最后一次被修改时的事务ID。
mtime 就是ModifiedTime,表示节点最后一次被修改的时间。
pzxid 表示该节点的子节点列表最后一次被修改时的事务ID。
  只有子节点列表变更才会更新 pzxid,子节点内容变更不会更新。
cversion 表示子节点的版本号。
dataVersion 表示内容版本号。
aclVersion 标识ac1版本
ephemeralowner 表示创建该临时节点时的会话sessionID,如果是持久性节点那么值为0
dataLength 表示数据长度。
numChildren 表示直系子节点数。

Watcher–数据变更通知

Zookeeper使用Watcher机制实现分布式数据的发布/订阅功能

一个典型的发布/订阅模型系统定义了一种一对多的订阅关系，能够让多个订阅者同时监听某一个主题
对象，当这个主题对象自身状态变化时，会通知所有订阅者，使它们能够做出相应的处理。

在ZooKeeper中，引入了Watcher机制来实现这种分布式的通知功能。
ZooKeeper允许客户端向服务
端注册一个Watcher监听，当服务端的一些指定事件触发了这个Watcher,那么就会向指定客户端发
送一个事件通知来实现分布式的通知功能。

Zookeeper的Watcher机制主要包括客户端线程、客户端WatcherManager、Zookeeper服务器三部
具体工作流程为：客户端在向Zookeeper服务器注册的同时，会将Watcher对象存储在客户端的
WatcherManager当中。当Zookeeper服务器触发Watcher事件后，会向客户端发送通知，客户端线程
从WatcherManager中取出对应的Watcher对象来执行回调逻辑。

ACL–保障数据的安全

Zookeeper作为一个分布式协调框架，其内部存储了分布式系统运行时状态的元数据，这些元数据会直
接影响基于Zookeeper进行构造的分布式系统的运行状态，因此，如何保障系统中数据的安全，从而避
免因误操作所带来的数据随意变更而导致的数据库异常十分重要，在Zookeeper中，提供了一套完善的
ACL(Access Control List)权限控制机制来保障数据的安全。

我们可以从三个方面来理解ACL机制：
权限模式（Scheme)、授权对象（ID)、权限(Permission),
通常使用scheme:id:permission来标识一个有效的ACL信息。
权限模式：Scheme
权限模式用来确定权限验证过程中使用的检验策略，有如下四种模式：

1. IP
   IP模式就是通过IP地址粒度来进行权限控制，如"ip:192.168.0.110"表示权限控制针对该IP地址，
   同时IP模式可以支持按照网段方式进行配置，如“ip:192.168.0.1/24"表示针对192.168.0.*这个网段进行权限控制。
2. Digest
   Digest是最常用的权限控制模式，要更符合我们对权限控制的认识，其使
   用"username:password"形式的权限标识来进行权限配置，便于区分不同应用来进行权限控制。
   当我们通过“username:password"形式配置了权限标识后，Zookeeper会先后对其进行SHA-1加密
   和BASE64编码。
3. World
   World是一种最开放的权限控制模式，这种权限控制方式几乎没有任何作用，数据节点的访问权限
   对所有用户开放，即所有用户都可以在不进行任何权限校验的情况下操作ZooKeeper上的数据。
   另外，World模式也可以看作是一种特殊的Digest模式，它只有一个权限标识，即“world:anyone"。
4. Super
   super模式，顾名思义就是超级用户的意思，也是一种特殊的Digest模式。在Super模式下，超级
   用户可以对任意ZooKeeper上的数据节点进行任何操作。

授权对象：ID
授权对象指的是权限赋予的用户或一个指定实体，例如IP地址或是机器等。在不同的权限模式下，授
权对象是不同的，表中列出了各个权限模式和授权对象之间的对应关系。

权限模模式	授权对象
IP	通常是一个IP地址或IP段：例如：192.168.10.110或192.168.10.1/24
Digest	自定义，通常是username:BASE64(SHA-1(username:password))例如：zm:sdfndsllndlksfn7c=
World	只有一个ID:anyone
Super	超级用户

权限

权限就是指那些通过权限检查后可以被允许执行的操作。在ZooKeeper中，所有对数据的操作权限分为
以下五大类：

• CREATE( C):数据节点的创建权限，允许授权对象在该数据节点下创建子节点。
• DELETE(D):子节点的删除权限，允许授权对象删除该数据节点的子节点。
• READ( R):数据节点的读取权限，允许授权对象访问该数据节点并读取其数据内容或子节点列表等。
• WRITE(W):数据节点的更新权限，允许授权对象对该数据节点进行更新操作。
• ADMIN(A):数据节点的管理权限，允许授权对象 对该数据节点进行ACL相关的设置操作。